DE102011079709A1

DE102011079709A1 - Method for transmission of images from e.g. camera to evaluation unit, involves providing digital filter for preprocessing measurement values using its formatting, where filter is embedded in format description

Info

Publication number: DE102011079709A1
Application number: DE102011079709A
Authority: DE
Inventors: Christian Ege; Harald Ilg
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2013-01-31

Abstract

The method involves utilizing a proprietary protocol (5) for enabling communication between a sensor unit (2) and an evaluation unit (3). Measurement values (1) and data, related to the protocol, are transmitted in XML (6). A digital filter (7) is provided for preprocessing the measurement values using its formatting before transmission of the values from the sensor unit to the evaluation unit. The filter is embedded in format description (8) that is written in the XML. The filter is written in Lua programming language.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Messwerten von einer Sensoreinheit zu einer Auswerteeinheit entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The present invention relates to a method for transmitting measured values from a sensor unit to an evaluation unit according to the preamble of patent claim 1.

Die Übertragung von Messwerten von einer Sensoreinheit zu einer Auswerteeinheit und ggf. weiter zu einer zentralen Steuereinheit gewinnt mit der Weiterentwicklung der Automatisierungstechnik zunehmend an Bedeutung. Insbesondere optische Sensoren mit CCD-Bildsensoren bzw. Kameras erzeugen große Datenmengen, die oftmals in Echtzeit verarbeitet werden müssen. Dabei geht es beispielsweise bei einem Barcodeleser nicht um die Übertragung einer Szene, sondern lediglich um die Erkennung und Identifizierung bestimmter Strukturen wie eines Strichcodes oder eines Datamatrix-Codes. The transmission of measured values from a sensor unit to an evaluation unit and possibly further to a central control unit is becoming increasingly important with the further development of automation technology. In particular, optical sensors with CCD image sensors or cameras generate large amounts of data, which often have to be processed in real time. For example, a barcode reader is not about the transmission of a scene, but merely the detection and identification of certain structures such as a bar code or a data matrix code.

Nicht nur vor diesem Hintergrund hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Daten mit Hilfe einer erweiterbaren Auszeichnungssprache zu übertragen. Dadurch wird es möglich, Teile der Beschreibung eines Textformates als Markierung in den Text aufzunehmen und mit ihm zu übertragen. Das wohl am weitesten verbreitete Beispiel ist die unter der Bezeichnung XML bekannte (Extensible Markup Language). Sie erlaubt die Darstellung hierarchisch strukturierter Daten in Form von Textdaten und wird u. a. auch zum plattform- und implementierungsunabhängigen Datenaustausch zwischen Computern verwendet. Das kann über das Internet, über lokale Netze aber auch direkt geschehen. Not only against this background, it has proven to be advantageous to transfer the data using an extensible markup language. This makes it possible to include parts of the description of a text format as a marker in the text and to transfer with him. Probably the most common example is the Extensible Markup Language known as XML. It allows the presentation of hierarchically structured data in the form of text data and is u. a. also used for platform- and implementation-independent data exchange between computers. This can be done via the internet, via local networks but also directly.

Somit können proprietäre, auf die tatsächlich zur Lösung einer bestimmten Aufgabe benötigten Daten zugeschnittene Protokolle und Dateiformate erzeugt werden. Thus, proprietary protocols and file formats tailored to the data actually required to solve a particular task can be created.

Die Übertragung von Messdaten, insbesondere von Kamerabildern, im XML-Format ist seit langem bekannt. Weiterhin ist es bekannt, die Übertragung auf die interessierenden Bereiche, die ROIs (Regions of Interest) einzuschränken The transmission of measurement data, in particular camera images, in XML format has long been known. Furthermore, it is known to restrict the transmission to the areas of interest, the ROIs (Regions of Interest)

Weiterhin ist u. a. aus der DE 202007018708 U1 bekannt, Parametrierdaten von der Auswerteeinheit zur Sensoreinheit zu übertragen. Darüber hinaus ist es bekannt, Vorverarbeitungsschritte vor der eigentlichen Dekodierung in einem Art Pipeline-Verfahren auszuführen, in das auch Filter zur Rauschunterdrückung oder zum Ausgleich von Verzerrungen eingebunden werden. So erfolgt mit dem Einlesevorgang bereits eine Vorverarbeitung der Bilddaten. Furthermore, among other things from the DE 202007018708 U1 known to transmit parameterization data from the evaluation to the sensor unit. Moreover, it is known to perform preprocessing steps prior to actual decoding in a kind of pipelined process that also incorporates filters for noise suppression or distortion compensation. Thus, the read-in process already pre-processes the image data.

Obwohl es mit Hilfe dieser Instrumente gelungen ist, die zu übertragenden Datenmengen deutlich zu reduzieren, bleibt der Wunsch, diesen Prozess in Interesse einer noch schnelleren und effektiveren Auswertung weiter zu optimieren. Although these instruments have succeeded in significantly reducing the amount of data to be transferred, there remains a desire to further optimize this process in interest of an even faster and more effective evaluation.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem Patentanspruch 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung findet man im Anspruch 2. This object is achieved according to claim 1. An advantageous embodiment can be found in claim 2.

Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht darin, die in bekannter Weise in einem selbstbeschreibenden Format zu übertragenden Messwerte einer Vorverarbeitung mittels Formatierung und eine Nachbearbeitung mittels frei definierbarer Filter zu unterziehen. Der Vorteil besteht darin, dass der Übertragungskanal weiter entlastet wird und relevante Informationen schneller herausgefiltert werden können. The essential idea of the invention is to subject the measured values to be transmitted in a self-describing format in known manner to preprocessing by means of formatting and postprocessing by means of freely definable filters. The advantage is that the transmission channel is further relieved and relevant information can be filtered out more quickly.

Dazu wird die Formatbeschreibung um ein Filterelement erweitert, welches eine erste Interpretation der Messwerte erlaubt. Somit erhält der Steuerprogrammierer die Möglichkeit, Applikationen (Apps) für die Prozessschnittstelle zu programmieren. For this purpose, the format description is extended by a filter element which allows a first interpretation of the measured values. This gives the control programmer the ability to program applications (apps) for the process interface.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment.

Es soll festgestellt werden, ob ein Messwert 1 kleiner oder größer als ein bestimmter Schwellwert ist und eine Erfolgs- oder Fehlermeldung ausgegeben werden. It should be determined if a reading 1 is less than or greater than a certain threshold and a success or error message is issued.

Zur Lösung dieses Problems wird wie in der 1 gezeigt, die Formatbeschreibung 8 um ein digitales Filter 7 erweitert, welches die bereits über XML oder anderweitig formatierten Messwerte 1 vor der Übertragung von der Sensoreinheit 2 zur Auswerteeinheit 3 verarbeitet bzw. einer spezifischen Auswertung unterzieht. To solve this problem is like in the 1 shown the format description 8th to a digital filter 7 extends the already XML or otherwise formatted readings 1 before transmission from the sensor unit 2 to the evaluation unit 3 processed or subjected to a specific evaluation.

Das Filter 7 wird vorteilhaft in der bekannten Programmiersprache Lua implementiert. Lua ist eine imperative und erweiterbare Skriptsprache, die leicht zur Wartung und Weiterentwicklung in Programme eingebunden werden kann. Eine besonders vorteilhafte Eigenschaft von Lua ist die geringe Größe des kompilierten Skript-Interpreters. The filter 7 is advantageously implemented in the known programming language Lua. Lua is an imperative and extensible scripting language that can be easily integrated into programs for maintenance and development. A particularly advantageous feature of Lua is the small size of the compiled script interpreter.

Ein XML-Element <filter> zur Auswertung der Zeichenkette „0002.546 0005.2672“ kann folgendermaßen aussehen:

1 <filter>
2 <![CDATA[
3 function filter(result)
4 res = string.match(result, "(%d + %p%d + )") -- parse the first result
5 if(tonumber(res) < = 3) then
6 return "Ergebnis OK!"
7 else
8 return "Fehler !!!"
9 end
10 end
11 ]]>
12 </filter>

An XML element <filter> for evaluating the string "0002.546 0005.2672" may look like this:

1 <filter>
2 <! [CDATA [
3 function filter (result)
4 res = string.match (result, "(% d +% p% d +)") - parse the first result
5 if (tonumber (res) <= 3) then
6 return "result OK!"
7 else
8 return "Error !!!"
9 end
10 end
11]]>
12 </ filter>

Zeile 1: Line 1:

Ein Filterelement beginnt mit dem XML-Tag <filter> und endet in Zeile 12 mit dem Ende-Tag </filter> A filter element starts with the XML tag <filter> and ends in line 12 with the end tag </ filter>

Zeile 2: Line 2:

Da das Filterelement durchaus für XML relevante Symbole wie <,> und & enthalten kann, ist das eigentliche Filter in einen so genanten CDATA Abschnitt eingebettet. Dieser CDATA Abschnitt beginnt mit „<![CDATA[“ und endet mit „]]>” Dazwischen darf beliebiger Text stehen, dieser wird bei der XML-Syntaxanalyse nicht beachtet. Es muss lediglich darauf geachtet werden, dass die Zeichensequenz „]]>“ nicht innerhalb des CDATA Abschnittes erscheint, da diese sonst das Ende des CDATA-Abschnitts angibt. Since the filter element can contain XML-relevant symbols such as <,> and &, the actual filter is embedded in a so-called CDATA section. This CDATA section begins with "<! [CDATA [" and ends with "]]>" There may be any text in between, which is ignored during XML parsing. Just make sure that the character sequence "]]>" does not appear within the CDATA section, otherwise it will indicate the end of the CDATA section.

Zeile 3: Line 3:

Hier beginnt das eigentliche Filterelement. Mit dem Lua-Ausdruck „function filter(result)“ wird eine Funktion „filter“ definiert welche ein Argument „result“ übergeben bekommt. Bei diesem Argument handelt es sich um den zuvor mittels der XML-Formatbeschreibung verarbeiteten Ergebnistext beziehungsweise Bytestrom im Falle einer binären Ausgabe. Innerhalb des CDATA Abschnittes dürfen beliebig viele Funktionen definiert werden. Nach Konvention muss mindestens eine Funktion mit dem Namen „filter“ vorhanden sein. Das kann in Lua überprüft und im Fehlerfall gemeldet werden. This is where the actual filter element begins. The Lua expression "function filter (result)" defines a function "filter" which gets an argument "result". This argument is the result text or byte stream previously processed by means of the XML format description in the case of a binary output. Any number of functions may be defined within the CDATA section. By convention, there must be at least one function named "filter". This can be checked in Lua and reported in case of error.

Zeile 4: Line 4:

Hier wird die eigentliche Verarbeitung durchgeführt. Der Ausdruck “string.match (s, pattern [, init])” Unterteilt die Zeichenkette (s) in einzelne Teilbereiche abhängig vom eingesetzten Muster (pattern). Der optionale Parameter „init“ gibt an wo in der Zeichenkette begonnen werden muss. Eine 1 würde beim Ersten Buchstaben starten eine „2“ beim Zweiten und so weiter. In dem dargestellten Beispiel wird das Ergebnis (result) mit dem Muster „%d+%p%d+“ verglichen. Lua verwendet für den Mustervergleich ein so genanntes Pattern Matching. Dies ist ähnlich zu regulären Ausdrücken. Das Pattern Matching verwendet einige Buchstaben welche eine spezielle Rolle einnehmen. So repräsentiert die Zeichenkette „%d“ alle Zahlen von 0–9 die Zeichenkette „%p“ Ist ein Stellvertreter für alle Interpunktionszeichen. Das „+“ Zeichen gibt an wie oft ein Muster vorkommt, „+“ bedeutet beliebig oft aber mindestens einmal. Die Klammern gruppieren das Muster. Damit erkennt das Muster Zahlen, die durch Interpunktionszeichen getrennt sind. Was im Beispiel „0002.546 0005.2672” der Fall ist. Die zweite, durch Leerzeichen von der ersten Zahl getrennte Sequenz wird aufgrund der Gruppierung mittels "(%d+%p%d+)" ignoriert. Here the actual processing is carried out. The expression "string.match (s, pattern [, init])" Divides the string (s) into individual sections depending on the pattern used. The optional parameter "init" indicates where to start in the string. A 1 would start at the first letter a "2" at the second and so on. In the example shown, the result is compared with the pattern "% d +% p% d +". Lua uses a so-called Pattern Matching for pattern matching. This is similar to regular expressions. Pattern Matching uses some letters that take a special role. So the string "% d" represents all numbers from 0-9 the string "% p" is a substitute for all punctuation marks. The "+" sign indicates how often a pattern occurs, "+" means any number of times but at least once. The brackets group the pattern. Thus, the pattern recognizes numbers separated by punctuation marks. Which is the case in the example "0002.546 0005.2672". The second sequence, separated by spaces from the first number, will be ignored due to grouping using "(% d +% p% d +)".

Ersetzt man die Klammern () durch Punkt und Stern .*%d+%p%d+.*, werden beide Blöcke detektiert, da bei ".*" jedes Zeichen beliebig oft vorhanden sein darf, aber nicht zwingend vorhanden sein muss. Dieses Beispiel soll die Möglichkeiten des Pattern Matching verdeutlichen und damit die Mächtigkeit dieses Werkzeuges aufzeigen. Der Übersichtlichkeit halber wird auf ein umfassenderes Beispiel verzichtet. Der restliche Teil der Zeile 4 ist ein Kommentar, diese werden in Lua mit der Zeichenfolge „--“ begonnen und enden mit dem Zeilenende. If you replace the parentheses () with asterisk and star. *% D +% p% d +. *, Both blocks will be detected, as with ". *" Each character may be as often as required, but it does not have to be present. This example should clarify the possibilities of pattern matching and thus show the power of this tool. For the sake of clarity, a more comprehensive example is omitted. The remainder of the line 4 is a comment, these are started in Lua with the string "-" and end with the end of the line.

Zeile 5–9: Line 5-9:

Hier wird das Ergebnis des Pattern Matching ausgewertet. Liegt der Messwert unterhalb oder entspricht er der fest definierten Schwelle 3 so ist das „Ergebnis OK“ andernfalls ist es sich um einen Fehler. Der Ausdruck tonumber() wandelt die Zeichenkette „0002.546“ in eine Zahl um. In beiden Fällen (Zeile 6 oder Zeile 8) wird eine Zeichenkette zurückgegeben, im Falle der binären Verarbeitung können auch Binärwerte retourniert werden. Dies entspricht der einzuhaltenden Konvention, so dass das Filter Ergebnis in Form einer Rückgabe zu erfolgen hat. Ist die Rückgabe leer, so ist auch die Ergebnisausgabe leer. Here, the result of pattern matching is evaluated. If the measured value is below or if it corresponds to the fixed threshold 3, the result is OK. Otherwise it is an error. The expression tonumber () converts the string "0002.546" into a number. In both cases (line 6 or line 8) a string is returned, in case of binary processing also binary values can be returned. This corresponds to the convention to be followed, so that the filter result has to be made in the form of a return. If the return is empty, the result output is also empty.

Zeile 10: Dies gibt das Ende der Lua Funktion an. Line 10: This indicates the end of the Lua function.

Zeile 11 und 12: Die Sequenz „]]>“ ist das Ende des CDATA Abschnittes und „</filter>“ definiert das Ende des Filters. Lines 11 and 12: The sequence "]]>" is the end of the CDATA section and "</ filter>" defines the end of the filter.

Da der Entwickler des Filterelements durch die Formatierung der Ergebnisausgabe bereits ein mächtiges Werkzeug zur Formatierung an die Hand bekommt, kann er die Daten entsprechend aufbereiten und in ein für das Filterelement leicht verständliches Format bringen. Dadurch kann die Syntaxanalyse der Daten extrem vereinfacht werden. Optimalerweise generiert man mittels der Formatbeschreibung einen gültigen Lua Quelltext. Dieser kann anschließend innerhalb des Filterelements mit dem Kommando „dostring()“ durch Lua verarbeitet werden. Damit wäre der filterseitige Syntaxanalyseaufwand auf ein Minimum reduziert. Das ermöglicht auch Anwendern ohne tiefgreifende Kenntnisse der Programmiersprache Lua die Definition eigener Filterelemente. Since the developer of the filter element by formatting the result output already gets a powerful tool for formatting in the hand, he can prepare the data accordingly and bring in an easily understandable for the filter element format. This makes it extremely easy to parse the data. Optimally, the format description generates a valid Lua source code. This can then be processed within the filter element with the command "dostring ()" by Lua. This would reduce the filter-side syntax analysis effort to a minimum. This also allows users without profound knowledge of the Lua programming language to define their own filter elements.

Die erste der beiden oben genannten Zeichenketten kann also das Filter passieren. Die zweite wird ignoriert. Es wird "Ergebnis OK!" ausgegeben. Bei einer Abweichung von obigen Format würde die Meldung „Fehler !!!!“ erzeugt. Der zugehörige Programmablaufplan ist in der 2 dargestellt. So the first of the two strings above can pass the filter. The second is ignored. It will say "OK!" output. In the case of a deviation from the above format, the message "Error !!!!" would be generated. The associated program schedule is in the 2 shown.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Messwerten 1 von einer Sensoreinheit 2 zu einer Auswerteeinheit 3 über eine Prozessschnittstelle 4 unter Verwendung eines proprietären Protokolls 5, wobei das proprietäre Protokoll 5 zur Kommunikation zwischen Sensoreinheit 2 und Auswerteeinheit 3 dient. Die Messwerte 1 und die das proprietäre Protokoll 5 betreffenden Daten werden hierbei in einer erweiterbaren Auszeichnungssprache 6 übertragen. Erfindungsgemäß wird ein digitales Filter 7 zur Vorverarbeitung der Messwerte 1 in die Formatbeschreibung 8 eingebettet. Die Vorverarbeitung der Messwerte 1 durch das Filter 7 erfolgt einen anhand ihrer Formatierung. Die Formatbeschreibung 8 und das darin eingebettete Filter 7 sind in der erweiterbaren Auszeichnungssprache 6 geschrieben. The invention relates to a method for transmitting measured values 1 from a sensor unit 2 to an evaluation unit 3 via a process interface 4 using a proprietary protocol 5 where the proprietary protocol 5 for communication between sensor unit 2 and evaluation unit 3 serves. The measured values 1 and the the proprietary protocol 5 In this case, the data concerned will be in an extensible markup language 6 transfer. According to the invention, a digital filter 7 for preprocessing the measured values 1 in the format description 8th embedded. The preprocessing of the measured values 1 through the filter 7 is done based on their formatting. The format description 8th and the filter embedded in it 7 are in the extensible markup language 6 written.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Filter 7 in der Programmiersprache Lua verfasst. In an advantageous embodiment of the invention, the filter 7 written in the programming language Lua.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Messwerte readings
22: Sensoreinheit sensor unit
33: Auswerteeinheit evaluation
44: Prozessschnittstelle Process interface
55: Proprietäres Protokoll Proprietary Protocol
66: erweiterbare Auszeichnungssprache extensible markup language
77: digitales Filter digital filter
88th: Formatbeschreibung format Description

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202007018708 U1 [0006]

Claims

Method for transmitting measured values ( 1 ) from a sensor unit ( 2 ) to an evaluation unit ( 3 ) via a process interface ( 4 ) using a proprietary protocol ( 5 ), whereby the proprietary protocol ( 5 ) for communication between sensor unit ( 2 ) and evaluation unit ( 3 ), the measured values ( 1 ) and the proprietary protocol ( 5 ) in an extensible markup language ( 6 ), characterized in that a digital filter ( 7 ) for preprocessing the measured values ( 1 ) which is included in the extensible markup language ( 6 ) format description ( 8th ) and for preprocessing the measured values ( 1 ) by means of their formatting.

Method for transmitting measured values ( 1 ) from a sensor unit ( 2 ) to an evaluation unit ( 3 ), characterized in that the filter ( 7 ) is written in the Lua programming language.